CALOR
TEMA 6
1
Formas de transmisión de la
energía
• la energía se puede transmitir entre
cuerpos
• se realiza mediante alguna de los
siguientes formas:
– trabajo (cuando intervienen fuerzas y hay un
desplazamiento)
– calor (cuando están a distinta temperatura o
en un cambio de estado)
– ondas
2
Definición de calor
• Es la energía que se intercambia cuando
se ponen en contacto dos cuerpos que
están a distinta temperatura o cuando se
produce un cambio de estado.
• Unidades del calor: Julios, calorías
• Definición de caloría: es la cantidad de calor que hay
que comunicar a 1g de agua para que se temperatura
aumente 1ºC
• 1cal= 4,18 J; 1J=0,24 cal
3
Teoría cinético molecular de la
materia (Maxwell y Boltzmann)
SÓLIDO
•
•
•
•
LÍQUIDO
GAS
Las mismas partículas (para una misma sustancia)
Vacío g>l>s
Movimiento g>l>s  tienen Ec las partículas
Fuerzas s>l>g  tienen Ep por las fuerzas entre
partículas
4
Energía interna.
•
•
•
Es la capacidad que tienen los cuerpos para
producir cambios por su estructura.
Es la energía cinética y potencial de las
partículas.
Depende:
– Cantidad de materia
– Tipo de sustancia: las fuerzas son distintas, Ep
partículas distinta
– Temperatura: + temp, + veloc partículas, + Ec
partículas
5
Definición de temperatura
• Medida de la Ec de las partículas
• En el cero absoluto, cero Kelvin (T = t + 273):
velocidad de partículas =0, Ec partículas=0
• ¿Cómo se mide la temperatura?
– Sensación de frío o calor
– Termómetro
• A) Dilatación (Hg o alcohol)
• B) Resistencia (semiconductor cuya resistencia eléctrica
cambia con la temperatura, digitales)
– Escalas de temperatura
6
Escalas de temperatura
7
Cambios de estado
sublimación
fusión
evaporación
SÓLIDO
LÍQUIDO
solidificación
condensación
GAS
Sublimación inversa
• Ejemplos
8
LABORATORIO 1
• Experimento: mezclar agua a distinta
temperatura y medir la temperatura inicial
y final de la mezcla
• Resultados:
• Conclusión: Equilibrio térmico: cuando se
encuentran a la misma temperatura.
9
EFECTOS DEL CALOR
SOBRE LOS CUERPOS
1.- Cambio de temperatura
2.- Cambio de estado
3.- Cambio de tamaño
10
1.- CAMBIO DE TEMPERATURA
• LABORATORIO 2
• 1) Experimento: calentar distintas
cantidades de agua y alcohol y medir
cómo varía la temperatura.
11
1.- CAMBIO DE TEMPERATURA
(LABORATORIO 2)
• 2) Resultados
100 mL agua
300 mL agua
100 mL alcohol
Temper
Temper
Temper
Tiempo
Tiempo
Tiempo
12
1.- CAMBIO DE TEMPERATURA
(LABORATORIO 2)
• 3) Gráfica temperatura-tiempo (papel con cuadros o
milimetrado)
Temperatura
(ºC)
tiempo
13
1.- CAMBIO DE TEMPERATURA
• 4) Conclusiones
• Factores que influyen en la variación de
temperatura:
– Cantidad de sustancia, m
– Sustancia, Ce
– Temperatura inicial y final, ΔT
• Q= m Ce ΔT
– Si Q>0, T2>T1, el sistema absorbe energía (calentamos)
– Si Q<0, T2<T1, el sistema cede energía (enfriamos)
14
Calor específico, Ce
• Definición: es la cantidad de calor que hay
que comunicar a 1 Kg de sustancia para
que su temperatura aumente 1 K.
• Unidades:
J
KgK
• Es una propiedad característica
15
1.- CAMBIO DE TEMPERATURA
• Ejercicios: 7 (página 136), 8 (página 137),
37, 38, 39, 40 (página 149)
• Q sustancia fría + Q sustancia caliente = 0
• Q sustancia fría + Q sustancia caliente + Q calorímetro= 0
16
2.- CAMBIO DE ESTADO
• ¿Qué sucede al calentar un cubito de
hielo hasta 110ºC?
17
2.- CAMBIO DE ESTADO
•
hielo
hielo
•
2
1
-5ºC
•
•
0ºC
agua
agua
1
•
•
50ºC
hielo+agua
2
1
0ºC
agua+vapor
2
100ºC
agua
0ºC
vapor
2
100ºC
Según la teoría cinético molecular.
vapor
1
100ºC
110ºC
18
2.- CAMBIO DE ESTADO
• 1: La energía se emplea para aumentar la
temperatura, mayor movimiento de las
partículas
• 2: La energía se emplea para el cambio
de estado, para romper las fuerzas que
hay entre las partículas, las partículas
están más separadas, la temperatura es
constante durante el cambio de estado.
19
2.- CAMBIO DE ESTADO
• Gráfica temperatura-tiempo
temperatura
tiempo
20
2.- CAMBIO DE ESTADO
• Gráfica temperatura-tiempo
temperatura
tiempo
21
2.- CAMBIO DE ESTADO
• Factores que influyen en el cambio
de estado:
–Cantidad de sustancia, m
–Sustancia, CL
• Q = m CL
–CL : Calor latente
22
Calor latente, CL
• Definición: es la cantidad de calor que hay
que comunicar a 1Kg de masa para que
experimente el cambio de estado a la
temperatura del cambio de estado.
• Unidades: J/ Kg
23
• Ejercicios: 9, 10, 11, 13, 14 página 139
24
3.- CAMBIO DE TAMAÑO
• Ejemplos: vías del tren, puentes carretera, junta
de dilatación de los edificios.
• Dilatación: los cuerpos aumentan de tamaño
cuando se calientan.
• Justificación con la teoría cinético molecular: El
movimiento de traslación (g), vibración ( l y s) es
mayor al aumentar la temperatura, por lo que la
dilatación es mayor en gases que líquidos que
sólidos (g>l>s)
25
DILATACIÓN EN SÓLIDOS
• A) Dilatación lineal, cables
– Δl = lo Δt α
– l = l o + Δl = lo + lo Δt α
• B) Dilatación superficial, plancha
– ΔS= So Δt 
– S = So + ΔS = So + So Δt 
• C) Dilatación volumen
– ΔV = Vo Δt 
– V = Vo + ΔV = Vo + Vo Δt 
• , ,  coeficientes de dilatación lineal, superficial y de
volumen
26
DILATACIÓN EN SÓLIDOS
• Unidades α, β, 
• Δl = lo Δt α, despejando α
l
1 o 1 
 m
 
 o  C 

o
lo  t  m C
C

• Lo mismo para β, 
• Ejercicios: 17 y 18 de la página 140, 57 de la página 150
y 60 de la página 151.
27
DILATACIÓN DE LÍQUIDOS
• Se dilatan más que los sólidos porque las
uniones entre las partículas es menor.
• Es más difícil de medir porque están en el
interior de un recipiente que también se
dilata
28
DILATACIÓN DE LÍQUIDOS
• En el agua, comportamiento anómalo por los enlaces que hay
entre las moléculas de agua.
– Hielo, menos de 0ºC, V↑, d↓
– de 0ºC a 4ºC el volumen disminuye (comportamiento
anómalo), d↑
– Más de 4ºC, V↑, d↓
29
DILATACIÓN DE GASES
• Se dilatan más.
• Si V=cte, T P pero no hay dilatación
(Ley de Gay-Lussac)
• Si V≠ cte, T V , si P=cte, V/T = K (Ley
de Charles y Gay-Lussac)
30
RELACIÓN ENTRE ENERGÍA,
CALOR Y TRABAJO
• EFECTO JOULE
• Equivalencia entre
calor, trabajo y
energía:
• Epg= W
• W= Q
• Ejercicios 64 y 66
página 151
31
MÁQUINAS TÉRMICAS
• Combustión externa: máquina de vapor
• Combustión interna: motor de explosión
32
Combustión externa
• Energía interna (carbón)  QEnergía
interna (vapor de agua) W Energía
cinética (rueda)
33
James Watt
• Mejora la máquina de Newcomen
• 1736, Escocia- 1819, Reino Unido
34
Combustión interna
• Energía interna (gasolina)  Energía interna (
sustancias de la reacción química) Energía
cinética (pistón) Energía cinética (coche)
35
Motor de combustión
• En 1860, Jean Joseph Etienne Lenoir creó
el primer motor de combustión interna
quemando gas dentro de un cilindro.
• En1876 para que Nikolaus August Otto
construye el primer motor de gasolina de
la historia, de cuatro tiempos
• En 1886 Karl Benz comienza a utilizar
motores de gasolina en sus primeros
prototipos de automóviles.
36
TRANSMISIÓN DE CALOR
• CONDUCCIÓN
• CONVECCIÓN
• RADIACCIÓN
37
CONDUCCIÓN
• Sólidos
• No transporta materia
• Justificación: movimiento de vibración de
las partículas (Ec de las partículas)
• Clasificación de los materiales
– Conductores
– Aislantes
38
CONVECCIÓN
• Líquidos y gases
• Se transporta materia
• Las partículas se desplazan de las zonas
más calientes a la zona más fría
39
CONVECCIÓN
40
RADIACCIÓN
• Se transmite energía entre dos cuerpos
sin estar en contacto (ondas)
41
• Ejercicios 74 y 75
42
Descargar

CALOR - DEMO E-DUCATIVA CATEDU